人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第三节 金属晶体教案设计

2017-2018年高中化学 3.3 金属晶体教案

人教版选修3

[学习目标]

 [知识梳理]

1.在金属单质的晶体中，原子之间以____________相互结合.描述金属键本质的最简单理论是__________理论. 构成金属晶体的粒子是_________和_________.

2.金属键的强度差别_________.例如,金属钠的熔点较低,硬度较小,而_____是熔点最高,硬度最大的金属,这是由于_____________________________的缘故. 铝硅合金在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合铸造。在①铝②硅③铝硅合金三种晶体中，它们的熔点从低到高的顺序是_______________。

3.金属材料有良好的延展性是由于_____________________________.金属材料有良好的导电性是由于_____________________________.金属的热导率随温度升高而降低是由于_________________________________.

4. 金属原子在二维平面里有两种方式为非密置层和密置层,其配位数分别为______和__________.

5.金属晶体可看成金属原子在_________________里堆积而成.金属原子堆积有4种基本模式,分别是_______________,_____________________,_________________,__________________.

金属晶体的最密堆积是___________________,配位数是__________.

 [方法导引]

1.金属晶体性质及理论解释

2.金属晶体的熔点变化规律

①金属晶体熔点差别较大，汞在常温下是液体，熔点很低(－38.9℃)，而钨的熔点高达3410℃．这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同而造成的差别．

②一般情况下(同类型的金属晶体)，金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少而定．金属离子半径越小，所带的电荷越多，自由电子越多，金属键越强，熔点就越高．例如，熔点：Na<Mg<Al；熔点：Li>Na>K>Rb>Cs．

例1．金属的下列性质中和金属晶体无关的是（　 ）

A．良好的导电性         B．反应中易失电子

C．良好的延展性         D．良好的导热性

解析：备选答案A、C、D都是金属共有的物理性质，这些性质都是由金属晶体所决定的，备选答案B，金属易失电子是由原子的结构决定的，所以和金属晶体无关．

答案：B

例3.下列有关金属元素特征的叙述正确的是（　 ）

A、金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性

　　B、金属元素在一般化合物中只显正价

　　C、金属元素在不同的化合物中的化合价均不同

　　D、金属元素的单质在常温下均为金属晶体

　解析：A、对于变价金属中，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如Fe2+。B、金属元素的原子只具有还原性，故在化合物中只显正价。C、金属元素有的有变价，有的无变价，如Na+。D、金属汞常温下为液体。

答案：B。

例4.物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键．金属键越强，其金属的硬度越大，熔沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强．由此判断下列说法错误的是(  )

A．镁的硬度大于铝   B．镁的熔沸点低于钙

C．镁的硬度大于钾   D．钙的熔沸点高于钾

解析：价电子数Al＞Mg，原子半径Al＜Mg，所以Al的金属键更强，所以A的说法错误．Mg和Ca的价电子数相同，而原子半径Mg＜Ca，所以金属键的强弱Mg＞Ca，所以B的说法错误．价电子数Mg＞K，原子半径Mg＜Ca＜K，所以C的说法正确．价电子数Ca＞K，原子半径Ca＜K，所以D的说法也正确．

答案：AB

 [基础训练]

1．下列有关金属元素的特征叙述正确的是(  )

A．金属元素的原子具有还原性，离子只有氧化性

D．金属元素的化合价一定显正价

C．金属元素在不同化合物中的化合价均不相同

D．金属元素的单质在常温下均为金属晶体

2．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是 (   )

A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性

B．金属元素在化合物中一定显正价

C．金属元素在不同化合物中的化合价均不同

D．金属单质在常温下都是金属晶体

3．金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解释的是 (   )

A．易导电 B．易导热C．有延展性 D．易锈蚀

4．下列晶体中由原子直接构成的单质有 (   )

A．白磷  B．氦C．金刚石  D．金属镁

5．金属具有延展性的原因是(   )

A．金属原子半径都较大，价电子较少

B．金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用

C．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快

D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量

6．下列说法不正确的是(   )

A．金属单质的熔点一定比非金属单质高

B．离子晶体中不一定含有金属元素

C．在含有阳离子的晶体中，一定含有阴离子

D．含有金属元素的离子不一定是阳离子

7．金属晶体的形成是因为晶体中存在(   )

A．金属离子间的相互作用            B．金属原子间产生相互作用

C．金属离子与自由电子间的相互作用  D．金属原子与自由电子间的相互作用

8．关于金属元素的特征，下列叙述正确的是(  )

①金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性　②金属元素在化合物中一般显正价　③金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱　④金属元素只有金属性，没有非金属性　⑤价电子越多的金属原子的金属性越强　

A．①②③  B．②③  C．①⑤  D．全部

9．金属的下列性质中，与自由电子无关的是 (   )

A．密度大小  B．容易导电    C．延展性好    D．易导热

10．下列有关金属的叙述正确的是(    )

A．金属元素的原子具有还原性，其离子只有氧化性

B．金属元素的化合价—般表现为正价

C．熔化状态能导电的物质—定是金属的化合物

D．金属元素的单质在常温下均为金属晶体

11.下列叙述正确的是  (    )

A．原子晶体中可能存在离子键              B．分子晶体中不可能存在氢键

C．在晶体中可能只存在阳离子不存在阴离子  D．金属晶体导电是金属离子所致

12.金属能导电的原因是（  ）

A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱

B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动

C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动

D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子

13．下列叙述正确的是  （  ）

A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子

B．原子晶体中只含有共价键 

C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键

D．分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键

14.在核电荷数1~18的元素中，其单质属于金属晶体的有　             　 ，属于分子晶体的有　            ，属于原子晶体的有　                    　 ．

15.  简要填空：

(1)金属导电是____________________的结果．

(2)金属导热是____________________的结果．

(3)金属抽成丝或压成薄板是金属受到外力作用，紧密堆积的原子(离子)层发生了________________，而金属离子和自由电子之间的____________________没有改变．

16. 碱金属单质的熔点顺序为Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，试用金属晶体结构的知识加以解释．

17.．在金属晶体中存在的粒子是____________和____________．通过______________形成的单质晶体叫做金属晶体．

18.．(1)请描述金属晶体中自由电子的存在状态．

答：_____________________________________________________________．

(2)请说明金属晶体中自由电子所起的作用．

答：___________________________________________________________________．

19. 金属导电靠___________，电解质溶液导电靠_____________;金属导电能力随温度升高而_________,   溶液导电能力随温度升高而____________.

20.有一种金属结构单元是一个“面心立方体”（注：八个顶点和六个面分别有一个金属原子）。该单元平均是由__________个金属原子组成的。

[拓展提高]

21.晶胞是晶体中最小的重复单元．已知铁为面心立方晶体，其结构如下图甲所示，面心立方的结构特征如下图乙所示．若铁原子的半径为，试求铁金属晶体中的晶胞长度，即下图 丙中AB的长度为______________m．

22. 某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。

23.石墨片层结构如右图所示，问：

（1）平均多少个碳原子构成一个正六边形？

（2）n g碳原子可构成多少个正六边形？

第三节 金属晶体 [基础训练]参考答案

1．B　 2．B　3．D　4．BC　5．B　6．AC　7．C　8．B　9．A　10．B  11. C

12. B 13. B  14.答案： Li、Be、Na、Mg、Al　;     H2、He、N2、O2、F2、Ne、P4、S、Cl2、Ar　;   C、Si、B

17.金属离子；自由电子；金属键

18.．(1)自由电子均匀地分布在整个晶体中，被许多金属离子所共有．

(2)使金属阳离子结合在一起形成晶体; 使金属晶体具有导电性、导热性和延展性．

19. 自由电子；自由离子；减弱；增强

20. 4

21．

提示：

22. ．依题意画出侧面图，设正立方体边长为a，则体积为a3。

原子半径，每个正立方体包括金属原子

8×1／8+6×1/2＝4(个)，球体体积共

4×空间利用率为：.

23.解析：

（1）方法1：利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子数：6×1/3=2；

方法2：利用点、线、面的关系，每个碳原子提供的边数：3×1/2=1.5  (6×1/2)/1.5=2 

（2）(n/12)NA/2.